Tomodensitométrie - Définition et Explications

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Introduction

La tomodensitométrie (TDM), dite aussi scanographie, tomographie axiale calculée par ordinateur (TACO), CT-scan (CT = Computed Tomography), CAT-scan (CAT = Computer Assisted Tomography), ou simplement scanner pour l'appareil, est une technique d'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir...) qui consiste à mesurer l'absorption des rayons X (La spectrométrie d'absorption des rayons X aide à déterminer la structure d'un matériau. Elle a...) par les tissus puis, par traitement informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine...), à numériser et enfin reconstruire des images 2D ou 3D des structures anatomiques. Pour acquérir les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...), on emploie la technique d'analyse tomographique ou "par coupes", en soumettant le patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant...) au balayage d'un faisceau de rayons X.

Bien que la possibilité théorique de créer de tels appareils était connue depuis le début du XXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...), ce n'est qu'au début des années 1970 qu'apparaissent les premiers imageurs couplés à ou "assistés" par des ordinateurs puissants capables de réaliser rapidement les calculs nécessaires à la reconstruction des images. Pour la mise au point (Graphie) de cette technique, Godfrey Newbold Hounsfield (Sir Godfrey Newbold Hounsfield est un ingénieur britannique né le 28 août 1919...) et Allan MacLeod Cormack ont été récompensés par le Prix Nobel de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) en 1979.

Dans les appareils modernes, l'émetteur de rayons X (tube à rayons X) effectue une rotation autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) du patient en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) que les récepteurs situés en face, et qui ont pour fonction de mesurer l'intensité des rayons après qu'ils ont été partiellement absorbés durant leur passage à travers le corps. Les données obtenues sont ensuite traitées par ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...), ce qui permet de recomposer des vues en coupes bidimensionnelles puis des vues en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) des organes. On peut faire ressortir le contraste de certains tissus, en particulier des vaisseaux sanguins, en injectant un produit dit « de contraste » (un complexe de l'iode) qui a la propriété de fortement absorber les rayons X et donc de rendre très visibles les tissus où ce produit est présent (qui apparaissent alors hyperdenses, c'est à dire plus "blancs" sur l'image). Grâce aux tomodensitomètres multidétecteurs (ou multi-barrettes) à acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un...) spiralée (déplacement lent de la table d'examen durant l'acquisition), on obtient depuis les années 1990 une exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) très précise d'un large volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) pour un temps d'acquisition de quelques secondes.

Comme pour toute radiographie (La radiographie est l'ensemble des techniques permettant de réaliser des clichés à...), l'exposition répétée aux rayons X peut être nocive pour l'organisme, mais le rapport bénéfice/risque lié à l'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou...) penche largement en faveur de la tomodensitométrie (La tomodensitométrie (TDM), dite aussi scanographie, tomographie axiale calculée par...), lorsque la demande d'examen est justifiée, ce qui en fait une technique d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) médicale de plus en plus pratiquée. L'imagerie par résonance (La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques...) magnétique (IRM), technique non irradiante utilisant les champs magnétiques, représente une alternative ou un complément pour certaines applications mais ne peut pas remplacer l'imagerie scanographique dans toutes les indications.

Historique

Le principe de la tomodensitométrie repose sur le théorème de Radon (Le théorème de Radon établit la possibilité de reconstituer en volume un objet au moyen de la...) (1917) qui décrit comment il est possible de reconstruire la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) bidimensionnelle d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) à partir d'une série de projections mesurées tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) autour de celui-ci. Cette méthode peut être étendue à la reconstruction de la tomographie interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) d'un objet à partir de la façon dont les rayons le traversant sont absorbés suivant leurs angles de pénétration. Toutefois, les calculs nécessaires à cette technique la rendaient impraticable avant l'avènement des ordinateurs. L'ordinateur attribue à chaque pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une...) d'image une valeur d'échelle de gris proportionnelle à l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) des rayons X par le volume corporel correspondant. La densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) mesurée en unités Hounsfield (UH) va de -1000 pour l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) à +1000 pour l'os dense cortical, en passant par -50 pour la graisse (La graisse est un corps gras se présentant à l'état solide à température...) et 0 pour l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...).

Le premier scanner à rayons X a été mis au point en 1972 par un ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature...) britannique travaillant dans un laboratoire financé par EMI, Godfrey Newbold Hounsfield, d'après les travaux publiés quelques années auparavant par un physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) américain, Allan MacLeod Cormack. Ces deux savants ont ainsi obtenu le Prix Nobel de médecine en 1979 pour le « développement de la tomographie axiale calculée ».

Les premiers prototypes de tomodensitomètre ne permettaient d'« imager » que le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) au moyen d'une série de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) ou détecteurs disposés en arc de cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...) autour de la tête. Pour réaliser une seule image sur ces appareils, il fallait acquérir le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) pendant plusieurs minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...). L'ordinateur auquel ils étaient couplés nécessitait deux heures (L'heure est une unité de mesure  :) et demie pour traiter chaque coupe ou tomographie. Ces images tomodensitométriques du cerveau permirent de visualiser, pour la première fois en imagerie, le tissu cérébral et les ventricules remplis de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) céphalo-rachidien. Les appareils suivants permirent ensuite de produire des images de toutes les parties du corps humain. D'un matrice grossière de 80x80, on est passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) rapidement à des pixels plus petits, jusqu'à une résolution d'images de 520x520.

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